研究确定了人类神经元的独特特征
大学健康网络(UHN)的一部分Krembil大脑研究所的科学家与成瘾和心理健康中心(CAMH)的同事合作，利用珍贵而罕见的活的人类皮层组织来确定使人类神经元独特的功能重要特征。
这实验工作这是首次在活的人类神经元上进行此类研究，也是迄今为止对人类皮层锥体细胞多样性进行的最大研究之一。
“这项研究的目标是了解是什么造就了人类大脑神经外科医生Taufik Valiante博士说，他是UHN克伦比尔脑科学研究所的科学家，也是这篇论文的联合高级作者。
“在我们的研究中，我们想了解人类金字塔细胞(新皮层中主要的神经元类别)在新皮层的上层和底层之间有何不同，”CAMH Krembil神经信息学中心的科学家、本研究的共同高级作者Shreejoy Tripathy博士说。
“特别是，我们想了解这些神经元的电特征是如何支持跨层通信的不同方面和脑节律的产生的，众所周知，脑节律在癫痫等脑部疾病中会被打乱。”
经同意，该团队使用了大脑组织在常规手术中从癫痫和肿瘤患者的大脑中取出后不久。利用最先进的技术，该团队随后能够表征该组织切片中单个细胞的特性，包括其详细形态的可视化。
Valiante博士说:“我们对活着的成年人神经元的形状和电特性知之甚少，因为获得活着的人类脑组织的机会很少，除了癫痫手术之外，很少有机会获得这样的记录。”
为了保持切除的组织存活，在手术室中立即将其转移到经过改良的脑脊液中，然后直接带入实验室，在那里准备好进行实验表征。
对人体组织进行研究很少见，因为获取人体组织进行科学研究需要一个紧密的多学科社区，包括愿意参与研究的患者、确保患者权利和安全的伦理学家、收集和递送样本的神经外科医生，以及拥有必要研究设施来研究这些组织的神经科学家。
在初步分析之后，Krembil神经信息学中心的成员使用进一步的大规模数据分析来确定区分这一队列神经元的特性。然后将这些特性与其他研究中心对人脑进行类似研究的结果进行比较组织包括华盛顿州西雅图的艾伦脑科学研究所。
研究小组的发现指出:
- 人类新皮层锥体细胞有大量的多样性
- 位于人类新皮层不同层的神经元之间明显的电生理特征
- 深层神经元的特定特征使它们能够支持跨层通信和功能重要的脑节律的产生
研究小组还发现，他们的发现与临床前模型中的类似实验之间存在着显著而意想不到的差异。特里帕蒂博士认为，这可能反映了人类大脑皮层在哺乳动物和灵长类动物进化过程中的大规模扩张。
Krembil Brain Institute Valiante博士实验室的科学助理、该研究的主要作者Homeira Moradi Chameh博士说:“这些结果展示了人类皮层金字塔神经元的显著多样性，相似分类的人类和临床前神经元之间的差异，以及由深层神经元驱动的人类皮层θ节律的产生的合理假设。”
总的来说，该团队能够描述来自61名患者的200多个神经元的特征，反映了迄今为止同类数据集中最大的数据集，并概括了UHN和Krembil大脑研究所近十年的艰苦工作。
“这个独特的数据集将使我们能够建立独特的人类大脑的计算模型，这对研究独特的人类神经病理学将是无价的，”斯科特·里奇博士说，他是克里姆比尔大脑研究所Valiante博士实验室的博士后研究员，也是这项工作的合著者。
“例如，细胞特性驱动了这些药物中发现的许多独特特征神经元在某些类型的癫痫中会发生改变。通过在计算模型中实现这些特征，我们可以研究这些变化如何影响与癫痫相关的人脑不同空间尺度上的动态，并促进将这些‘基础科学’发现转化为临床，并可能成为癫痫研究新途径的动力。”
Valiante博士说:“这一努力之所以成为可能，是因为UHN克伦比尔脑研究所的大型活动性癫痫项目，这是世界上最大的此类项目之一，也是加拿大最大的此类项目。”
这项研究发表在自然通讯．
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